Rewiring Neuronal Circuits: Un Nuevo Método Para La Extensión Neurítica Rápida Y La Conexión Neuronal Funcional

Margaret H. Magdesian; Madeleine Anthonisen; G. Monserratt Lopez-Ayon; Xue Ying Chua; Matthew Rigby; Peter Grütter

doi:10.3791/55697

Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.

Artículo de método

Rewiring Neuronal Circuits: Un Nuevo Método Para La Extensión Neurítica Rápida Y La Conexión Neuronal Funcional

8.4K visualizaciones

⸱

DOI:

10.3791/55697

⸱

13 de junio de 2017

Margaret H. Magdesian¹^,²^,³ , Madeleine Anthonisen¹ , G. Monserratt Lopez-Ayon¹ , Xue Ying Chua¹ , Matthew Rigby¹ , Peter Grütter¹

¹Department of Physics, McGill University, ²Department of Neurology and Neurosurgery, Montreal Neurological Institute, ³Ananda Devices

En este artículo

Resumen

Este procedimiento describe cómo iniciar, extender y conectar rápidamente neuritas organizadas en cámaras microfluídicas usando perlas revestidas con poli-D-lisina fijadas a micropipetas que guían la elongación de las neuritas.

Resumen

Las lesiones cerebrales y de la médula espinal pueden conducir a una incapacidad permanente ya la muerte porque todavía no es posible regenerar las neuronas a largas distancias y reconectarlas con precisión con un objetivo apropiado. Aquí se describe un procedimiento para iniciar rápidamente, alargar y conectar con precisión nuevos circuitos neuronales funcionales a largas distancias. Las velocidades de extensión alcanzadas alcanzan más de 1,2 mm / h, 30-60 veces más rápido que las tasas in vivo de los axones de crecimiento más rápido del sistema nervioso periférico (0,02 a 0,04 mm / h) ²⁸ y 10 veces más rápido de lo que se informó anteriormente para el mismo Neuronal tipo en una etapa anterior de desarrollo [ ^4] . En primer lugar, las poblaciones aisladas de las neuronas del hipocampo de rata se cultivan durante 2-3 semanas en dispositivos microfluídicos para posicionar con precisión las células, lo que facilita la micromanipulación y reproducibilidad experimental. A continuación, se colocan perlas recubiertas con poli-D-lisina (PDL) sobre neuritas para formar adhesivoActúa y la micromanipulación con pipeta se utiliza para mover el complejo perla-neurita resultante. A medida que se mueve el cordón, extrae una nueva neurita que puede extenderse a lo largo de cientos de micrómetros y conectarse funcionalmente a una célula diana en menos de 1 h. Este proceso permite la reproducibilidad experimental y la facilidad de manipulación mientras se evitan las estrategias químicas más lentas para inducir el crecimiento de las neuritas. Las medidas preliminares presentadas aquí demuestran una tasa de crecimiento neuronal muy superior a las fisiológicas. La combinación de estas innovaciones permite el establecimiento preciso de redes neuronales en la cultura con un grado de control sin precedentes. Es un método novedoso que abre la puerta a una plétora de información y conocimientos sobre la transmisión de señales y la comunicación dentro de la red neuronal, además de ser un campo de juego en el que explorar los límites del crecimiento neuronal. Las aplicaciones potenciales y los experimentos son generalizados con implicaciones directas para las terapias que apuntan a reconectar neuronaL después del trauma o en enfermedades neurodegenerativas.

Introducción

Las lesiones del sistema nervioso central (SNC) adulto pueden conducir a una discapacidad permanente debido a múltiples mecanismos que limitan el rebrote axonal ¹ . Tras la lesión, muchos axones del SNC no forman un nuevo cono de crecimiento y no logran montar una respuesta regenerativa eficaz ² . Además, el daño y el tejido cicatricial que rodea las lesiones del SNC inhiben significativamente el crecimiento axonal ¹ ^, ² ^, ³ . Las terapias actuales para promover la regeneración del SNC después de la lesión se han centrado en me....